1. Aplicación de un robot “seguidor de luz” para el desarrollo de la destreza motora de personas con discapacidad cognitiva.

2. Semillero de Investigación Hardware Libre1 Grupo de Investigación I+D+T – Comfamiliar Risaralda

Resumen— Se pretende aplicar un robot seguidor de luz basado en circuitos electrónicos para mejorar la destreza motora de personas con discapacidad. Se aplica el robot seguidor de luz a una plataforma móvil la cual permanece en movimiento al detectar una luz. Su tarea es encontrar un punto de luz dentro de un ángulo de detección de las Foto-resistencias y dirigirse lo más rápido posible hacia tal fuente de luz. Además tendrá un circuito para que la persona con un haz de luz guie el robot hacia la meta.

Palabras clave— personas con discapacidad, robot, motora, luz, resistencias.

3. INTRODUCCIÓN La Caja de Compensación Familiar de Risaralda, Comfamiliar Risaralda2, cuenta con un proceso llamado Programa de Atención a la Discapacidad, de ahora en adelante: PAD3. Su objetivo es generar espacios de socialización a los afiliados a Comfamiliar Risaralda en situación de discapacidad mediante la inclusión y participación en actividades lúdicas y talleres. Igualmente, valoraciones médicas, psicológicas y realización de actividades hasta la generación de los informes por parte de los profesionales.

Previa caracterización del proceso PAD se pretende diseñar varios prototipos de trayectos que puedan aplicarse a los talleres y actividades que realizan los profesionales a los niños y jóvenes con discapacidad y que puedan mejorar su inclusión social. El mayor tipo de discapacidad presente en el PAD es la cognitiva con un 70% mientras que otros tipos de discapacidades representan el 30% (Comfamiliar Risaralda - Semillero Hardware Libre, 2014).

Algunos robots “Seguidores de luz”, actualmente no son llamativos. El robot seguidor de luz se diseñó para que las personas puedan recorrer circuitos en los cuales se manejara una línea recta, un círculo y un cuadrado. También tendrá en los sensores colores llamativos para que la persona que lo esté manejando sepa cuál es la izquierda y cuál es la derecha así podrá repetirlo hasta minimizar y mejorar su coordinación, es una característica primordial para ser aplicados en las terapias a personas con discapacidad.

1 Tutor del Semillero: Andrés Orozco Escobar. E-mail: aorozco@comfamiliar.edu.co 2 Comfamiliar Risaralda: https://www.comfamiliar.com/ 3 Comfamiliar Risaralda - Programa de Atención a la Discapacidad (P.A.D.): https://www.comfamiliar.com/servicios/programa-de-atencion-pad.html

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN El gobierno colombiano ha establecido algunos lineamientos para la atención de las personan

con discapacidad y su inclusión a la sociedad, a través de la ley estatutaria 1618 del 27 de Febrero de 2013: "por medio de la cual se establecen las disposiciones para garantizar el pleno ejercicio de los derechos de las personas con discapacidad", así como la ley 1346 del 31 de Julio 2009: Por medio de la cual se aprueba la "Convención sobre los Derechos de las personas con Discapacidad", adoptada por la Asamblea General de la Naciones Unidas el 13 de diciembre de 2006.

Al analizar la situación de las personas con discapacidad en el país, se observa con

preocupación que a pesar de la extensa normatividad y las actividades desarrolladas, se encuentran aún barreras de tipo actitudinales y físicas que les impide participar en igualdad de condiciones a las demás personas en la vida familiar, social y comunitaria, no tienen oportunidad para disfrutar plenamente de sus derechos. (Beltrán, 2010)

Hoy día la gestión pública debe responder a compromisos que el Estado adquiere de cara a la

Convención Internacional sobre los Derechos de las Personas con Discapacidad4, una Convención amplia e integral que promueve, protege los derechos y la dignidad de las personas, que impulsa el desarrollo social, la defensa de los derechos y la no discriminación, una Convención que tiene en cuenta las recomendaciones tanto de la Comisión de Derechos Humanos como de la Comisión de Desarrollo Social. (Beltrán, 2010)

Las leyes de inclusión, en donde se habla de desarrollar estrategias innovadoras de atención

para mejorar la calidad de vida de los discapacitados; el semillero de hardware libre pretende diseñar prototipos de robots aplicados a la solución de las necesidades tecnológicas del PAD, que le permitirá a docentes y estudiantes poner a disposición el conocimiento técnico y científico para generar impacto social, este hardware libre es tecnología que vincula al profesional, a las familias y a la población atendida por el PAD en la producción de nuevos objetos que suplan necesidades diversas de contexto, el cual motiva el pensamiento investigativo, propicia creatividad e innovación con responsabilidad social, todo lo relacionado con el desarrollo de objetos autónomos. (Comfamiliar Risaralda - Semillero Hardware Libre, 2014)

Se pretende dotar al PAD de herramientas tecnológicas e interactivas para el desarrollo de sus

actividades, considerando las discapacidades que allí se manejan y adaptar los prototipos como estrategia educativa que les permitirá a los niños y jóvenes mejorar su acceso a los servicios cotidianos en la sociedad. 4 ONU. Convención Internacional sobre los Derechos de las Personas con Discapacidad. Diciembre 13 de 2006 – Ley 1346/2009.

5. OBJETIVOS 5.1 General:

Aplicar un robot “seguidor de luz” para el desarrollo de la destreza motora de las personas con discapacidad cognitiva

5.2 Específicos: Examinar problemáticas de las personas con discapacidad. Aplicar prototipos de robots para la destreza motora de personas con discapacidad.

6. REFERENTE TEÓRICO 6.1 Discapacidad: conceptos y terminología.

Se establece que la discapacidad es un término genérico que incluye: deficiencia o alteración en las funciones o estructuras corporales, limitación o dificultades en la capacidad de realizar actividades y restricción en la participación de actividades que son vitales para el desarrollo de la persona. (Comfamiliar Risaralda - Semillero Hardware Libre, 2014)

Se relacionan los conceptos y terminología según la Clasificación Internacional de

Deficiencias, Discapacidades y Minusvalías (CIDDM) de la Organización Mundial de la Salud (OMS), así como de la revisión de la misma que se conoce como Clasificación Internación del Funcionamiento, de la Discapacidad y de la Salud (CIF). Una deficiencia es toda pérdida o anormalidad de una estructura o función psicológica,

fisiológica o anatómica. Una discapacidad es toda restricción o ausencia (debida a una deficiencia) de la capacidad de realizar una actividad en la forma o dentro del margen que se considera normal para un ser humano. Una minusvalía es una situación desventajosa para un individuo determinado, consecuencia de una deficiencia o una discapacidad, que limita o impide el desempeño de un rol que es normal en su caso (en función de su edad, sexo o factores sociales y culturales). (Egea García & Sarabia Sánchez, 2001)

Esto es para hacer diagnósticos diferenciales, es decir terminología médica que no se puede

generalizar.

La estructura de la clasificación de tipo de discapacidad está organizada en dos niveles: grupo y subgrupo. El primer nivel de la clasificación está formado por cuatro grandes grupos de discapacidad y el grupo de las claves especiales, todos con claves numéricas de un dígito:

Grupo 1 Discapacidades sensoriales y de la comunicación Grupo 2 Discapacidades motrices Grupo 3 Discapacidades mentales Grupo 4 Discapacidades múltiples y otras Grupo 9 Claves especiales El segundo nivel de la clasificación corresponde a los subgrupos, cuya clave está compuesta

de tres dígitos. Con el primero de izquierda a derecha se identifica el grupo al que pertenecen. (Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática - INEGI, 2007)

Grupo 2 discapacidades motrices Subgrupo 210 discapacidades de las extremidades inferiores, tronco, cuello y cabeza Subgrupo 220 discapacidades de las extremidades superiores Subgrupo 299 insuficientemente especificado del grupo discapacidades motrices

6.2 Robots para estimular la motricidad.

Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) diseñan en consorcio con otras instituciones nacionales una nueva herramienta terapéutica de rehabilitación motriz para niños en la que un robot terapeuta social, interactivo y totalmente autónomo es capaz de percibir las reacciones del paciente y determinar si hace correctamente sus ejercicios. (Universidad Carlos III de Madrid)

Los ejercicios en niños de motricidad fina junto con las actividades visomotoras, son actividades de destreza manual cuyo objetivo es adquirir las destrezas motoras precisas que favorecen el control, el dominio de los órganos que intervienen en el escritura, y en todas las actividades que requieren precisión y coordinación manual, ya sea ojo-mano o entre ambas manos.

6.4 Blender Blender es un programa de modelado en 3D apoyado por varias herramientas que permiten

texturizar, crear animaciones, composiciones, etc. Es multiplataforma compatible con Windows, Mac OS X, GNU/Linux, Solaris, FreeBSD e IRIX. (Flavell, 2010)

Está orientado a artistas y profesionales del diseño y multimedia, puede ser usado para crear,

visualizaciones 3D estáticas o vídeos de alta calidad. También incorpora un motor de 3D en tiempo real el cual permite la creación de contenido tridimensional interactivo que puede ser reproducido de forma independiente.

Blender se desarrolla como Software Libre, con el código fuente disponible bajo la licencia GNU GPL, su descarga y su uso es completamente gratuito. Descargas y documentación está disponible en su sitio web www.blender.org. (blender, 2015)

7. METODOLOGÍA La investigación cubre: investigación básica, aplicada y tipo de estudio exploratorio. La metodología usada para el diseño de los prototipos es la Botton-Up aplicada al hardware y

que nos permite describir el circuito mediante la agrupación de componentes en módulos y estos a su vez describen el sistema completo. Y herramientas de diseño asistido por computador (Computer Aided Design, CAD) que permitan minimizar el costo del ciclo diseño-prototipación-verificación. Figura 1. (Schweers, 2002)

Figura 1. Ciclo: diseño-prototipación-verificación. En el ciclo de diseño hardware la herramienta CAD utilizada es fritzing que está presente en todos los pasos. En primer lugar en la fase de descripción de la idea, que es un circuito electrónico. Luego en la fase de simulación y verificación en donde la herramienta permite realizar simulación y por último la etapa de diseño y fabricación del circuito impreso o PCB. Fritzing, es una herramienta CAD de código abierto y su descarga y documentación está disponible en su sitio web www.fritzing.org. (fritzing, 2015).

La metodología Bottom-Up no implica una estructuración jerárquica de los elementos del

sistema. Simplemente reúne componentes de bajo nivel para formar el diseño global. En un diseño Bottom-Up se comienza realizando una descripción con esquemas de los componentes del circuito. Estos componentes se construyen normalmente a partir de otros que pertenecen a una biblioteca que contiene componentes básicos, que representan unidades funcionales con significado propio dentro del diseño. Estas unidades son denominadas primitivas, ya que no es necesario disponer de elementos de más bajo nivel para el diseño que se desea realizar. (Schweers, 2002)

Diseño

PrototipoVerificación

El Diseño Bottom-Up para el prototipo de juego de trayecto se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Diseño Bottom-Up para una Aplicación de un robot seguidor de luz Se desarrollaron las siguientes actividades:

Inventario de las herramientas de tipo tecnológico usadas en el PAD. Determinación del tipo de discapacidad a trabajar. Estado del arte de los robots para estimular la motricidad. Diseño preliminar del prototipo determinando los dispositivos de entrada y salida adecuados (sensores y actuadores). Establecimiento de los circuitos electrónicos adecuados para la aplicación de un robot seguidor de luz. Diseño Bottom-Up para la aplicación de un robot. Diseño ciclo: diseño-prototipación-verificación con fritzing. Montaje del prototipo. Simulaciones. Pruebas de funcionamiento y ajustes. Sistema de trayectos intercambiables. Diseño Encapsulamiento robot seguidor de luz.

Circuitos Bloques Prototipo

Seguidor de Luz

AmplificadorLDR 2

BD135Regula Paso de CorrienteResistencia eléctrica

Control del RobotEncendido y Apagado

El Diseño de la placa electrónica se realizó en fritzing como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Diseño placa electrónica usando fritzing. Los circuitos son variables lo que permite manejar distintos tipos de lateralidades y ejercicios

motrices. La figura 4 muestra distintos trayectos diseñados para aplicación de un robot seguidor de luz.

Rectángulo Cuadrado Circulo

Figura 4. Circuitos diseñados para Aplicación de un robot seguidor de luz.

En el capsulado del robot seguidor de luz donde se protegen los circuitos electrónicos se

diseñó en blender usando los modelos a escala de los diferentes elementos que conforman la aplicación. Ver figura 5. El encapsulado debe poder contener la elaboración de la placa de desarrollo en fritzing, una pila de 9V para la alimentación del circuito, dos ldr, resistencias, dos diodos led de chorro y un suiche pulsado de encendido y apagado.

Figura 5. Encapsulado Robot seguidor de luz. Diseñado en Blender

8. RESULTADOS PARCIALES

Los resultados parciales del prototipo demuestran una estructura sólida y de fácil aplicabilidad por parte de los terapeutas en sus terapias y talleres. Su configuración de varios circuitos lo hace pertinente para explorar distintas terapias de coordinación visual-motriz y estimular la motricidad fina.

Su configuración es de fácil manejo y colores llamativos lo hace útil para controlar el avance de las personas que lo usan. La figura 6 muestra el robot seguidor de luz configurado con los circuitos.

Figura 6. Aplicación de un Robot Seguidor de Luz.

9. CONCLUSIONES PARCIALES La Aplicación ha sido probado y valorado por integrantes del semillero de Hardware Libre y lo consideramos adecuado y útil para el mejoramiento de la motricidad fina de ambas manos del cuerpo, las terapeutas del PAD ya lo conocen y próximamente validaran el prototipo más rigurosamente en sus terapias aplicándolos a personas con discapacidad y registraremos las conclusiones como ponencia de Investigación Terminada. Se está evaluando la posibilidad de ampliar los circuitos no solo pistas rectas y círculos, que permitan explorar otros tipos de terapias igualmente útiles y enriquecedoras. Así como el aumento del nivel de dificultad.

La metodología de diseño aplicada es útil para diseños relativamente pequeños donde el número de bloques funcionales y/o circuitos no sea exagerada. Igualmente permite analizar los circuitos y reutilizarlos los bloque funcionales de Hardware o Software para proyectos futuros.

Las problemáticas de las personas con discapacidad se pueden abordar con plataformas de hardware libre construyendo prototipos innovadores y que resultaran a bajo costo.

10. BIBLIOGRAFÍA Beltrán, J. C. (2010). Discapacidad en Colombia: Reto para la Inclusión en Capital Humano. Bogotá:

Colombia Líder - Fundación Saldarriaga Concha. blender. (01 de Abril de 2015). blender. Obtenido de http://www.blender.org/ Comfamiliar Risaralda - Semillero Hardware Libre. (2014). Programa de Atención a la Discapacidad

(P.A.D.). Pereira. Egea García, C., & Sarabia Sánchez, A. (2001). Clasificaciones de la OMS sobre discapacidad. Boletín del

Real Patronato sobre Discapacidad, 15-30. Flavell, L. (2010). Beginning Blender. United States of America: Apress. fritzing. (01 de Abril de 2015). fritzing. Obtenido de http://fritzing.org/home/ Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática - INEGI. (2007). Clasificación de Tipo de

Discapacidad. Mexico: INEGI. Schweers, R. J. (2002). Descripción en VHDL de arquitecturas para implementar el algoritmo CORDIC. En

R. J. Schweers, Cápitulo 2 - Metodologías de diseño de hardware (pág. 14 a 19). La Plata: Universidad Nacional de La Plata.

Shiloh, M. B.-f. (Diciembre 2014). Make: Getting Started with Arduino 3rd Edition. United States of America: Maker Media.

Universidad Carlos III de Madrid. (s.f.). Obtenido de http://portal.uc3m.es/portal/page/portal/repositorio_noticias/noticias_generales/Desarrollan%20un%20terapeuta%20rob%F3tico%20para%20ni%F1os?_template=/SHARED/pl_noticias_detalle_pub

PROYECTO EN CURSO O TERMINADO. Universidad Comfamiliar Risaralda Programa Académico Técnico Laboral por Competencias en Sistemas Nombre del Semillero Hardware Libre Nombre del Grupo de Investigación (si aplica) I+D+T Línea de Investigación (si aplica) Nombre del Tutor del Semillero Andrés Orozco Escobar Email Tutor aorozco@comfamiliar.edu.co Título del Proyecto Aplicación de un robot seguidor de luz para la destreza motora de las personas. Autores del Proyecto Semillero Hardware Libre. Ponente (1) Jaime Andres Perez Londoño Documento de Identidad 1088019498 Email Jaimeandresperezl1994@gmail.com Teléfonos de Contacto 313 56 39 – 311 372 46 10 Nivel de formación de los estudiantes ponentes (Semestre) 3 Semestre (último).

MODALIDAD (seleccionar una- Marque con una x)

PONENCIA Investigación en Curso X Investigación Terminada

PÓSTER Propuesta de Investigación

Área de la investigación (seleccionar una- Marque con una x)

Ciencias Naturales Ingenierías y Tecnologías X Ciencias Médicas y de la Salud. Ciencias Agrícolas Ciencias Sociales Humanidades Artes, arquitectura y diseño